高速燃气喷涂枪用燃油雾化喷嘴结构参数优化

为开发出以航空煤油为燃料的新型高速燃气喷涂枪,需设计出高效的煤油雾化喷嘴.文中提出了一种双气流空气助力雾化喷嘴,并运用计算流体动力学(CFD)模拟技术计算了该喷嘴的气流场,分析了喷嘴主、辅气出口截面积比对雾化气流场分布的影响规律,发现主、辅气出口截面积比增大,气流的喷射锥角相应增大,最大速度减小.综合考虑喷射锥角和气流速度对雾化效果的影响,确定主、辅气出口截面积比在1.01~1.34范围内喷嘴雾化效果较好.利用高速摄像系统对优化喷嘴的喷雾形态进行了试验分析,发现拍摄到的喷雾形态和计算机模拟结果一致,具有良好的雾化效果.

高速火焰电弧复合喷涂枪制备3Cr13涂层的性能

高速火焰电弧(HVAF-ARC)复合喷涂枪是高速火焰喷涂枪和电弧喷涂枪的结合体,利用产生的高速燃气来雾化加速电弧喷涂过程中产生的熔融粒子,提高了喷涂粒子的飞行速度,降低了粒子的氧化,可高效制备优质的涂层。文中利用自主开发的新型高速火焰电弧复合喷涂枪和普通高速电弧喷涂枪,分别在钢基体上制备了3Cr13涂层,通过对涂层的性能检测发现,复合喷涂枪所制备涂层的氧元素含量和孔隙率都比普通高速电弧喷涂枪制备的涂层低,分别降低了33%和49%,硬度提高了12%,复合喷涂枪制备涂层的性能得到较大的提高。

FeCrBSiNb粉芯丝材电弧喷涂的弧区动态行为

电弧喷涂粉芯丝材是由金属外皮包覆金属或非金属的复合粉末组成,喷涂过程中在弧区发生冶金反应并雾化成熔滴,大量熔滴沉积在基体表面最终形成涂层。粉芯丝材的电弧喷涂是一个高度动态的传热传质过程,采用高速摄像技术研究了喷涂过程中两根粉芯丝材交汇处的电弧、丝材熔化与熔滴形成等行为。另外,通过高速摄像试验分析了喷涂电流和电压对电弧形态及丝材熔化的影响规律。结果表明:喷涂时间歇出现燃弧、熄弧、再燃弧的循环变化;不同于实心丝材,粉芯丝材在阴阳极上的电弧都发散,这有利于丝材外皮和粉芯间的冶金反应;阴极丝材主要表现为抽吸作用下以细小熔滴或片状挤出物等形式形成熔滴,阳极丝材主要以片状液带的形式脱离并雾化成小熔滴。

高速燃气热喷涂技术的进展

热喷涂是表面工程和再制造工程的重要技术支撑,其中高速燃气喷涂技术因其优良的涂层性能而应用广泛。文中介绍了高速氧气助燃火焰喷涂技术(HVOF)、高速空气助燃火焰喷涂技术(HVAF)、活性燃烧高速燃气喷涂技术(AC-HVAF),以及高速燃气电弧复合喷涂技术(HVAF-ARC)的技术特点和应用进展,并提出了高速燃气喷涂在未来的重点发展方向。

铝基非晶纳米晶复合涂层的喷涂工艺

为了研究喷涂参数对涂层性能的影响规律,采用高速电弧喷涂技术制备铝基非晶纳米晶复合涂层,利用正交试验法系统研究喷涂电流、喷涂电压、喷涂距离、喷枪移动速度和雾化空气压力对涂层性能的影响规律。优化后的工艺参数为喷涂电流160A,喷涂电压36V,喷涂距离200mm,喷枪移动速度300mm/s,雾化空气压力0.7 MPa,喷涂参数对涂层性能影响的主次顺序为:雾化空气压力、喷涂电压、喷枪移动速度、喷涂电流和喷涂距离。采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和透射电镜(TEM)对工艺优化后的涂层进行分析,同时对涂层的显微硬度和孔隙率进行了测试。结果表明,采用优化参数制备的涂层组织结构致密,孔隙率为1.13%,硬度可达392HV0.1,涂层具有明显的非晶纳米晶相,非晶含量约为24.2%。

双气流雾化喷嘴气流场的数值模拟

为分析辅助气流在双气流雾化喷嘴雾化燃油过程中所起的作用,以自行开发的一种用于高速燃气喷涂枪的双气流雾化喷嘴为例,运用计算流体动力学(Computatuinal Fluid Dynamics,CFD)模拟技术计算了该喷嘴气流场,分析了辅助气流对喷嘴气流场分布的影响规律。结果表明:辅助气流使气流喷射锥角和喷射锥空域都有所减小,气流场高速区扩大。这保证了喷嘴气流场结构的完整,增强了雾化效果,实现了雾化喷嘴在较大供气压力范围内的稳焰功能和优异的雾化性能。